八年級：[實驗]槓桿平衡的條件

槓桿是在力的作用下繞固定點轉動的硬棒，在這個硬棒上有支點、動力和阻力，還有動力臂、阻力臂。

在日常生活中發現，有些槓桿在轉動，有些槓桿在靜止；有些槓桿支點在中間，還有些槓桿支點在一端，只要留意觀察生活，會發現形形色色的槓桿就在身邊。如蹺蹺板、信號燈架等。

蹺蹺板 信號燈杆

從上邊例子看出，槓桿在動力、阻力作用下處於靜止或勻速轉動狀態，在物理學中稱之為槓桿平衡。

【舉手提問】

1. 什麼是槓桿平衡？
2. 影響槓桿平衡的因素有哪些？
3. 槓桿平衡的條件是什麼？

【新課學習】

[想想議議]

在2019央視主持人大賽中有一道考題是動畫片中的一個場景，想想看：為什麼說槍響之後沒有贏家？

一、槓桿平衡

1.槓桿平衡的定義

在物理學中把槓桿在動力、阻力作用下靜止或勻速轉動被稱之為槓桿平衡。

靜態平衡 靜態不平衡

動態平衡 動態不平衡

2.槓桿平衡的例子很多，在實驗室我們主要探究在靜止狀態下的槓桿平衡。

例如：

水平位置平衡 傾斜位置平衡

二、影響槓桿平衡的因素

[觀察與實驗]

1.改變平衡槓桿一側鉤碼的個數，會發現槓桿不再平衡。

2.改變平衡槓桿一側鉤碼的懸掛位置，會發現槓桿不在平衡。

3..推動平衡槓桿一側鉤碼的懸線，改變作用力的方向，會發現槓桿不在平衡。

4.改變平衡槓桿支點位置（支點在槓桿一端），再改變力的方向才能使槓桿重新平衡。

通過以上操作可以看到，力的大小、方向、作用點及支點的位置都會影響槓桿的平衡，而支點、力的方向、力的作用點的變化均可通過力臂得以反映。

實驗表明：

影響槓桿平衡的因素是槓桿的力和力臂。

那麼，槓桿平衡時，動力、阻力、動力臂、阻力臂之間有怎樣的關係呢？

三、槓桿平衡的條件

[觀察與實驗]

探究槓桿平衡條件時，需要測出動力、阻力、動力臂和阻力臂。

動力和阻力用彈簧測力計測出，力臂可以用刻度尺測出，但實驗中若槓桿不在水平位置平衡，用刻度尺很難測出動力臂和阻力臂的大小。

實驗前要使槓桿在水平位置平衡，力臂長就等於槓桿長，這樣做就便於測量力臂了。

如圖，水平位置平衡的槓桿

實驗圖 力臂示意圖

由於實驗室所用槓桿標有刻度，實驗過程中力臂無需用刻度尺測量，直接讀出從支點 到鉤碼懸掛點的距離即可讀出動力臂和阻力臂。

[實驗反思]

1.實驗中調節槓桿兩端螺母，使槓桿在不掛鉤碼時在水平位置平衡，這樣做的好處是

（1）便於測量動力臂和阻力臂；

（2）消除槓桿自身重力對實驗的影響。

2.為了避免實驗結論出現偶然性，獲得普遍規律，實驗至少做3-5次。

3.當槓桿支點在一端時，拉動槓桿的彈簧測力計示數出現變化，是由於拉力跟槓桿沒有垂直造成。

4.在懸掛鉤碼或改變力臂的操作過程中，不要調節槓桿兩端螺母使槓桿平衡。

【中考真題訓練】

（2019 聊城)（5分）

1.下面是小聰利用刻度均勻的勻質槓桿進行探究“槓桿平衡條件”的實驗.

（1）實驗前為方便測量力臂，應將槓桿調節到 位置平衡，將槓桿的中點置於支架上，當槓桿靜止時，發現槓桿左端下沉，這時應將平衡螺母 （選填“左”或“右”）端調節.

（2）調節平衡後，在槓桿B點處掛6個鉤碼，如圖甲所示，則在A點處應掛 個同樣的鉤碼，槓桿仍然在水平位置平衡.

（3）圖乙是小聰利用彈簧測力計做的某次實驗情景，已知槓桿每格長5cm，鉤碼每個0.5N.請將彈簧測力計的示數填入下表.

上述實驗數據不符合槓桿平衡條件，出現問題的原因是 .

2.（2019 蘇州）（5分）

利用槓桿開展相關實驗探究：

（1）安裝好槓桿，將其放到水平位置後鬆手，發現槓桿沿順時針方向轉動，如圖甲所示.則應將平衡螺母向 （選填“左”或“右”）調節，直到槓桿在水平位置平衡；

（2）如圖乙所示，在A點掛3個重力均為0.5N的鉤碼，在B點用彈簧測力計豎直向下拉槓桿，使其在水平位置平衡，彈簧測力計的示數為 N;

若在第（1）小題所描述的情形中未調節平衡螺母而直接開展上述實驗，彈簧測力計的示數會 （選填“偏大”“偏小”或“不變”）；

（3）始終豎直向下拉彈簧測力計，使槓桿從水平位置緩慢轉過一定角度，如圖丙所示.此過程中，彈簧測力計拉力的力臂 （選填“變大”“變小”或“不變”，下同）,拉力的大小 .

3.(2019威海)（6分）

小明利用槓桿做了以下實驗，實驗時使用的每個鉤碼的質量均相等，槓桿上相鄰刻線間的距離相等，請回答下列題：

（1）如圖甲所示，將槓桿中點置於支架上，當槓桿靜止時，發現槓桿的左端下沉，若想使槓桿在水平位置平衡，應將槓桿的平衡螺母向 調節.

槓桿在水平位置平衡後，在A點懸掛2個鉤碼，要使槓桿在水平位置再次平衡，需在B點懸掛

（2）如圖乙所示，小明在A、C兩點分別懸掛等重的載物盤，製作了一個天平，左盤盛放物體，右盤加減砝碼.此天平是利用了哪一類槓桿製作而成的？ .

（3）小明正確使用自制天平稱量物體質量時：

①假如支點0因某種原因向右偏移，則測量值 真實值（選填“大

於”“等於”或“小於”）；

②假如砝碼因生鏽等原因質量增大，則測量值 真實值（選填“大

於”“等於”或“小於”）.

4.（2018臨沂）

圖甲所示的槓桿是水平平衡的.如果在支點兩側的物體下方分別加掛一個等重的物體，如圖乙所示，則槓桿（ ）

A.右端下沉

B.左端下沉

C.要保持平衡應將左端的物體向右移動

D.要保持平衡應在右端再加掛一個物體

參考答案：

1.（1） 水平 右 （2）4

（3）3.8 彈簧測力計沒有垂直向下拉（或動力臂不等於0,15m）

2. (1)左 （2）2.0 偏小 （3）變小 不變

第（3）小題提示圖

3.（1）右 4 逆時針旋轉

（2）等臂槓桿 （3）①大於 ②小於

4. A

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